XIX ғасырдың соңында және XX ғасыр басында физика

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 14 бет
Таңдаулыға:

Жоспар

Кіріспе3

1. XIX ғасырдың соңында және XX ғасыр басында физика5

2. Эйнштейн постулаттары6

3. Бор постулаттары8

Қорытынды14

Пайдаланған әдебеиттер15

Кіріспе

Эйнштейн Альберт , нем. Albert Einstein (14 наурыз 1879, Германия, Ульм қаласы - 18 сәуір 1955, АҚШ, Нью-Джерси штаты, Принстон) -физик-теоретик, қазіргі физиканың негізін салушылардың бірі.

Альберт Эйнштейн - теориялық физиканың негіз қалаушылардың бірі, 1921 жылғы Нобель сыйлығының иегері, атақты ойшыл және қоғам қайраткері, әлемнің алдыңғы қатарлы 20-ға жуық университеттерінің құрметті профессоры, КСРО Ғылым Академиясының шетелдік құрметті мүшесі.

Эйнштейннің басты еңбегі - ”Салыстырмалылық теориясы”. Бұдан бөлек 300-ден астам ғылыми еңбектердің, тарих, ғылымдар философиясы және публицистика саласындағы 150-дей кітап, мақалалардың авторы ретінде де танымал. Ол бiрнеше түбегейлi физикалық теорияларды жасады:

Арнайы салыстырмалылық теориясы (1905) .
Жылу сыйымдылығының және фотоэффект кванттық теориясы
Бозе Эйнштейн кванттық статистикасы.
Броун қозғалысының статистикалық теориясы, флуктуациялардың теориясына негiзін салған.

1921 жылы ғалым Нобель сыйлығына ие болады. Гитлер билік басына келгеннен кейін, 1933 жылы Германиядан біржола кетіп, АҚШ-қа көшеді. Екінші дүниежүзілік соғыс аяқталған соң, Эйнштейн бейбітшілікті көп насихаттауға бет бұрып, өмірінің соңын осы АҚШ-та өткізіп, сол жерде дүние салады.

Бор - атомның алғашқы кванттық теориясын жасаушы, кванттық механиканың негізін қалаушылардың бірі. Ол Бор қағидалары (постулаттары) деп аталған тұжырымдар негізінде атомның орнықтылығын және сутек тәрізді атомдардың спектрлік заңдылықтарын түсіндірді. Бор теориясы бойынша атомның орнықты (стационар) күйдегі энергиясының үзілісті (дискретті) мәндерге ие болатындығы алынғанымен, электрон шеңбер не эллипс тәрізді орбита бойымен қозғалатын классикалық бөлшек ретінде қарастырылады. Бұл теорияда Л. де Бройль ашқан микробөлшектердің толқындық қасиеті ескерілмейді. Атом құрылысының және оның ішінде өтетін түрлі процестердің толық теориясы кванттық механика заңдары ашылған соң ғана жасалды. Бор 1923 ж классикалық және кванттық ұғымдар арасындағы сәйкестік принципін ашты. Сол жылы өзі жасаған атом моделі негізінде, алғаш рет Д. И. Менделеевтің элементтердің периодтық жүйесіне ғыл. түсініктеме берді. 1927 ж микродүниенің ең маңызды принциптерінің бірі - толықтырғыштық принципін тұжырымдады. Мұның философия ғылымы үшін маңызы зор болды. Ол құранды ядро теориясының авторы (1936) . 1939 ж американ физигі Дж. Уилермен бірге ядроның бөліну механизмін түсіндірді. Уран ядросының өздігінен бөлінуін болжады. Бjh 20 ғfcshдың 40 - 50-жылдары негізінен, элементар бөлшектердің белгілі бір ортамен әсерлесу мәселесін зерттеді. Ол дүние жүзі физиктерінің (Ф. Блох, О. Бор, В. Вайскопф, Х. Казимир, О. Клейн, Х. Крамерс, Л. Д. Ландау, Л. Розенфельд, Дж. Уилер, т. б. ) үлкен мектебін ұйымдастырды, олардың арасындағы ғыл. шығармашылық байланысты дамытты. Бор - Нобель сыйлығының лауреаты (1922), дүние жүзіндегі 20-дан астам ғылым академиясының, оның ішінде КСРО ғылым академиясының (1929) құрметті мүшесі.

1. XIX ғасырдың соңында және XX ғасыр басында физика

XIX ғасырдың соңында және XX ғасыр басында физика ғылымында әлемдік уақиғалар, төңкерістер болып өтті. Тіпті, бүкіл адамзаттың жалпы дүниеге деген көзқарасы түбегейлі өзгерді.

Міне, сол төңкерістің ең ірілері кванттық физика мен салыстырмалылық теориясы еді. Бұл ұлы қос ілім бір-бірімен таласа, бір-бірін қостай жүріп, бір сәтте ғылым мен дүниетаным әлемін астаң-кестең етті. Содан бері осы ілімдер физика ғана емес, жалпы ғылымдардың, тіпті, жалпы дүниетанымыздың іргетасы, түп негізі болып келеді.

Мүмкін, сол кезде берік қаланған іргетас тек енді-енді ғана шайқала бастаған сыңайы бар. Бүкіл әлем тағы да ғасырлық, мүмкін, мыңжылдық ғаламат дүниетанымдық төңкерістің табалдырығында тұр. Ол да физика ғылымында туындап, қазірдің өзінде құлаш жаюда. Ғаламат дауылдың алдындағы «ғаламат тыныштықта» тұрғандаймыз қазір. Басқаша айтқанда, физика ғылымында «ғаламат кризис», идеялық тоқырау.

Бұл төңкерістің бірден-бір себепкері - «физикалық вакуум». Бұл бұрын тек ұғым ғана еді, енді оның шындық екені, дүниеде бар ақиқат, материалды екені дәлелденгені де әлдеқашан. Яғни «физикалық вакуум» - «жоқ болып тұрып, бар нәрсе»!!! Міне, физика ғылымының алдында осындай ғаламат жұмбақ тұр. Оның шешімін іздегендер қаншама, шешімін таптым дегендер қаншама. Бірақ… бұл да өзінің Эйнштейнін күтіп тұр.

Болашақтың физикасы кванттық және салыстырмалылық ілімдерінің қандай да бір айрықша бірігуінен, жалпылануынан туындайды деп күтілуде. Тіпті, іргелі «материя», «дене», «қозғалыс», «энергия», «масса», «әсерлесу» деген сияқты ұғымдардың өзі қайта қаралып, мән-мағынасы түбегейлі жаңаратын сияқты. Мұның бәрін қабылдай алу үшін ең алдымен… салыстырмалылық пен кванттық физикаларды түсіну қажет болады. Бұл - болашаққа баспалдақ.

14 жасынан Швейцарияда тұрған. Цюрихтегі политехникумды бітіргеннен кейін (1900) орта мектепте сабақ берді, кейін патент бюросында эксперт (1902 - 1909) болып қызмет атқарды. 1909 - 1911 жылы Цюрих университетінде, 1911 - 1912 жылы Прагадағы Неміс университетінде, 1912 - 1913 жылы Цюрихтегі политехникумда профессор болды. Пруссия ҒА-на сайланғаннан кейін (1913) Берлинге көшіп келді (1914) . Мұнда ол 1933 жылға дейін тұрды. 1933 жылдан өмірінің ақырына дейін Принстондағы (АҚШ) Іргелі зерттеулер институтының профессоры болып жұмыс істеді.

Ғылыми жұмыстың басы

Эйнштейннің ғылымдағы басты еңбегі - салыстырмалық теориясы. Бұл теорияның жасалуы нәтижесінде кеңістіктің, уақыттың және тартылыстың жаңа қасиеттері ашылды, олардың бір-бірімен байланыста болатындығы дәлелденді. Салыстырмалық теориясы жарық жылдамдығына жуық жылдамдықпен қозғалатын нысандар (негізінен элементар бөлшектер, ғарыштық сәулелер, т. б. ) мен күшті тартылыс өрісінде өтетін процестерді зерттеу үшін қолданылатын теор. негіз болды. Эйнштейн жарықтың кванттық теориясы, кездейсоқ процестер теориясы, магнетизм, т. б. салалар бойынша да маңызды жаңалықтар ашып, зерттеулер жүргізді. Эйнштейннің салыстырмалық теориясының тұжырымдарын сол кезде кейбір ғалымдар мойындамағанымен, қазіргі кезде ол - жалпы жұртшылық мойындаған ілімге айналды. Эйнштейн - көптеген ғылым академиялары мен ғыл. қоғамдардың мүшесі. Нобель сыйлығының иегері (1921) . 1927 жылы КСРО ғылым академиясының құрметті мүшесі болып сайланды.

2. Эйнштейн постулаттары

Эйнштейн постулаттары - XX ғасырдың басында белгілі болған тәжірибелік және теориялық материалдарды терең талдау Энштейнді классикалық физиканың негізгі қағидаларын, оның ішінде ең алдымен, кеңістік пен уақыттың қасиеттері жайлы көзқарастарды қайта қарауға әкеп тіреді. Осының нәтижесінде ол классикалық физиканың логикалық аяқтамасы болып табылатын арнаулы салыстырмалық теориясын жасады. Бұл теория классикалық механиканың кеңістіктің евклидтілігі және Галилей- Ньютонның инерция заңы тәрізді қағидаларын өзгеріссіз қабылдайды. Ал қатты денелердің мөлшермен уақыт аралықтарының түрлі санақ жүйелерінде өзгеріссіз қалады деген қорытындыларына келсек, бұл жерде Эйнштейн олардың баяу қозғалыстарда зерттеу кезінде пайда болғандығына және сондықтан оларды үлкен жылдамдықтар обылысына таратудың заңсыз болып табылатындығына назар аударды. Тек тәжірибе ғана олардың шын қасиеттерінің қандай екендігіне жауап бере алады. Галилейдің түрлендірулеріне және алыстан әсерлесу принципіне қатысты да осыны айтуға болады.

Арнаулы салыстырмалылық теориясының басты қағидалары ретінде Эйнштейн екі постулаты, принципті алды, оларды тұтастай тәжірибелік деректерге (оның ішінде бірінші кезекте Майкельсон тәжірибесі) :

1) Салыстрымалық принципі 2) жарық жылдамдығының жарық көзінің жылдамдығына тәуелсіздігі.

Бірінші постулат

'Галилейдің салыстырмалық принципі кез келген физикалық процестерге жалпылау болып табылады: барлық физикалық құбылыстар ьарлық инерциалық санақ жүйелерінде бірдей өтеді: табиғаттың барлық заңдары және оларды сипаттайтын теңдеулер инвариантты болады, яғни олар бір инерциалдық санақ жүйесінен екіншісіне өткен кезде өзгеріссіз қалады. Басқаша айтқанда, барлық инерциалдық санақ жүйелері өзлерінің физикалық қасиеттері бойынша эквивалентті (бір- бірінен ажырытылмайды) ; тәжірибенің көмегімен олардың біреуін қалғандарының ішінен бөліп қарауға болмайды.

Екінші постулат

Жарық жылдамдығы вакуумде жарық көзінің қозғалысына тәуелсіз және барлық бағыттарда да бірдей болады деген тоқтам болып табылады. Бұл дегеніміз, жарық жылдамдығы вакуумде барлық санақ жүйелерінде бірдей болады дегенді білдіреді. Сонымен, жарық жылдамдығы табиғатта ерекше орын алады екен. Бір санақ жүйесінен екіншісіне өткенде өзгеріп отыратын барлық жылдамдықтардай емес, жарық жылдамдығы бостықта инвариантты шама болып табылады. Мұндай жылдамдықтың болуының кеңістік пен уақыт жайлы көзқарастарды түпкілікті өзгеретіндігін алда көреміз. Эйнштейннің постулаттарынан сонымен қатар вакуумдегі жарық жылдамдығының шектік болып табылатындығы да шығады: ешқандай сигнал, бір дененің екінші денеге ешқандай әсері вакуумдегі жарық жылдамдығынан артық жылдамдықпен тарала алмайды. Осы жылдамдықпен, шектілік сипаты жарық жылдамдығының барлық санақ жүйелерінде бірдей болатындығын түсіндіреді. Шынында да, салыстырмалық принципі бойынша табиғат заңдары барлық инерциалық санақ жүйелерінде бірдей болу керек. Кез келген сигналдың жылдамдығының шектік міннен артық бола алмайтындығы табиғат заңы болып табылады. Демек, жылдамдықтың шектік- жарықтың вакуумдегі жылдамдығының - мәні де барлық инерциалдық санақ жүйелерінде бірдей болу керек. Сонымен, Эйнштейн постулаттары бойынша табиғаттағы денелер қозғалысының барлық мүмкін жылдамдықтарының және өзара әрекеттесулердің таралуларының мәні с шамасымен шектелген екен. Осы арқылы классикалық механиканың алыстан әсерлесу принципі тұғырдан түсті.

Бөлім тақырыбы

Дербес салыстырмалық теориясының түгел мазмұны оның осы екі постулатынан шығады. Қазіргі кезде Эйнштейннің екі постулаты да, олардан шығатын барлық салдар тәжірибелік материалдардың барлық жиынтығымен дәлелденіп отыр.

3. Бор постулаттары

Атомның ядролық моделi α-бөлшектердiң жұқа алтын фольгадан шашырауын дұрыс түсiндiргенiмен екiншi жағынан басқа қиындыққа жолықты. Оның мәнiсi мынада болатын. Классикалық электродинамика заңдары тұрғысынан атомның планетарлық моделi тәрiздес жүйелер орнықты болмауы тиiс едi. Себебi, электрон ядроны айнала үдей қозғалатын болғандықтан өзiнен электромагниттiк сәуле шығаруы тиiс. Ал бұлай сәуле шашу оның энергиясын кемiтедi де соның салдарынан электронның айналу радиусы бiрте-бiрте кемiп, түбiнде ол ядроға құлап түсуi тиiс болатын. Бiрақ тәжiрибе бұған мүлдем керi нәтиже бередi. Атом орнықты жүйе және ол қозбаған күйде болса өзiнен ешқандай да сәуле шығармайды.

Теория мен тәжiрибенiң арасындағы осындай қарама-қайшылықты шешу жолында ғалымдарға бiраз тер төгуге тура келдi. Бұл бағыттағы зерттеулер барысында алғашқы елерлiктей табысқа дат ғалымы Нильс Бор жеттi. Ол классикалық физиканың атомдық жүйеге қатысты барлық көзқарастарын қайта қарай келiп, оның атомдарға қатысты жаңа тәжiрибелiк деректердi түсiндiруде дәрменсiз екенiне көзi жеттi. Бұл жерде классикалық физика ұғымдарының ауқымынан тысқары шығу қажет болатын. Нильс Бор 1913 жылы солай жасады да, ол атомның жарықты шығаруы мен жұтуы жөнiндегi өзiнiң түсiнiгiн мынадай екi постулат түрiнде тұжырымдады :

1. Атомдар, тек стационарлық күйлер деп аталатын қандай да бiр күйлерде ғана бола алады. Бұл күйдегi электрондар ядроны айнала үдей қозғалғанымен өзiнен сәуле шығармайды.

2. Сәуле шығару немесе жұту тек бiр стационарлық күйден екiншi стационарлық күйге өткен кезде ғана болады. Ал шығарылған немесе жұтылған сәуленiң жиiлiгi мына шарттан анықталады

hv=E _n - E _m

Мұндағы E _n және E _n осы стационар күйлердiң энергиясы, ал h - Планк тұрақтысы.

Атомдардың энергетикалық күйлерiн энергия деңгейлерi арқылы белгiлеп, сәуле шығару және жұту үрдiстерiн көрнектi түрде көрсету ыңғайлы.

Бордың кванттық постулаттары

Табиғаттағы процестер туралы кванттық тусiнiктердi одан әрi дамыта отырып, 1913 ж. данияның ұлы физигi Нильс Бор физиктердi ойландырған өте қиын жағдайдан шығарудың жолын тапты.

Бордың еңбегiне сүйсiнген Эйнштейн, оны “ақыл-ой саласындағы жоғары музыкалық дарын” деп бағалады. Бір-бiрiнен дара жатқан тәжiрибе деректерiне сүйене отырып, Бор данышпандық интуицияның жәрдемiмен iстiң мәнiн дұрыс аңғарды.

Бордың бiріншi постулатында былай делiнген: атомдық жүйе тек ерекше стационар немесе кванттық күйдерде ғана болады, олардың әрқайсысына белгiлi бiр энергия Еn сәйкес келедi. Стационар күйде атом сәуле шығармайды.

Бордың екінші постулатына сәйкес , атом үлкен энергиялы Ек стационар күйден аэ энергиялы Еn стационар күйге өткенде жарық шығарылады. Шығарылған фотонның энергиясы атомның стационар екi күйдегi энергияларының айырмасына тең.

Атом ядросының физикасы

Атом ядросы және элементар бөлшектер деген сөз физика курсында әлденеше рет қайталанады. Атом ядросының өзi элементар бөлшектерден тұрады.

Физиканың атом ядроларының кұрылысы мен турленуi зерттелетiн бөлiмi ядролық физика деп аталады.

Радиоактивтіліктің ашылуы

Атомдардың тұрақты еместiгi ХIХ ғасырдың ақырында ашылғанды. 46 жыл өткен соң ядролык реактор жасалды. Бiз атом ядросы физикасының тарихи ретпен жедел дамып келе жатқанын көрiп отырамыз.

Радиоктивтілік - атом ядросының күрделi құрлысын дәлелдейтiн құбылыстың ашылуы сәттi кездейсоқтықтың жемiсi болды. Өздерің бiлетiндей, рентген сәулелерi алғаш рет шапшаң электрондар разрядтық түтiктiң шыны ыдысының кабырғаларының соқтығысуынан алынған-ды. Олармен бiр мезгiлде түтiк қабырғаларының жарық шығаруы байкалған. Беккерель ұзақ уақыт осы тектес құбылысты алдын ала күн жарығына сәулелендiрiлген заттардың соңынан сәуле шығаруын зерттеумен шұғылданған.

Изотоптар

Радиоактивтiлік құбылысының зерттелуі атом ядроларының табиғатына қатысты маңызды жаңалықтардың ашылуына себепшi болды.

Көптеген радиоактивтiк қасиеттері мүлдем әр түрлi (яғни түрлiше тәсiлдермен ыдырайтын), бiрақ өздерiнiң химиялық қасиеттерi жөнiнен барабар заттар бар екенi анықталды. Белгiлi химиялық тәсiлдердiң бәрiмен де оларды ажырату ешбiр мүмкiн болмады. Осының негiзiнде 1911 ж. Содди химиялық қасиеттерi бiрдей, басқа жағынан, мәселен өзiнiң радиоактивтiлігімен ұқсамайтын элементтер бар екенi жөнiнде болжам айтты. Мұндай элементтердi Менделеевтiң периодтық жүйесiнiң бiр тор көзiне орналастыру керек. Сондықтан Содди оларды изотоптар (яғни периодтық жүйеде бiрдей орын алатындар) деп атады.

Ядролық реактор

Ядролық (немесе атомдык) реактор деп ядролардың басқарылатын бөлiну реакциясын жүзеге асыратын құрылғыны айтады.

Уранның ядросы, әсiресе 255/92 U изотоптың ядросы баяу нейтрондарды анағұрлым тиiмдiрек қармап алады. Соңынан ядро бөлiнуi болатын баяу нейтрондарды қармап алу ықтималдығы, шапшаң нейтрондарға карағанда, жүздеген есе артық. Сондықтан табиғи урандармен жұмыс iстейтiн ядролық реакторларда нейтрондардың көбею коэффициентiн жоғарылату үшiн нейтрон баяулатқышы пайдаланылады. Ядролық реактордағы процестер схема түрiнде суретте кескiнделген.

Термоядролық реакциялар

Термоядролық реакция, термоядролық синтез - миллиондаған градус температурада жүзеге асатын ядролық бірігу реакциясы деп аталады.

Жеңіл элементтерді (сутек, гелий, литий, т. б. ) жүздеген миллион градусқа дейін қыздырғанда, олардың бейтарап атомдары тұтастығын жойып, ядролар мен электрондарға ыдырайды.

Нәтижесінде оң зарядты ядролардан, теріс зарядты электрондардан тұратын ерекше орта - жоғарғы температуралық плазма пайда болады. Мұндай плазмада ядролар кулондық тебіліс бөгетін (барьерін) жеңе алатын кинетикалық энергияға ие болады:

E k = 3 2 k T = 1 2 m v 2 {\displaystyle ~E_{k}={\tfrac {3}{2}}kT={\tfrac {1}{2}}mv^{2}}

мұндағы k-Больцман тұрақтысы; Т-плазманың температурасы; m және v - бөлшектің массасы мен жылдамдығы.

Температурасы жүздеген миллион градус болатын ыстық плазмадағы ядролар аса үлкен жылдамдықпен бір-біріне жақындап, ядролық күштердің әрекет аймағына енеді. Сол сәтте-ақ тегеурінді ядролық күш оларды біріктіріп, жаңа ядроны түзеді. Бұл кезде пайда болған m масса ақауы есебінен аса мол энергия босап шығады. [

Бордың бірінші постулаты : атом, кейбір стационар күйлерде өзінен электромагниттік толқын (жарық) энергиясын шығармайды және жұтпайды.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.